二維CMOS風(fēng)速計(jì)的控制和測(cè)量電路的研究.pdf

1、風(fēng)速計(jì)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、動(dòng)植物生長(zhǎng)以及人們的日常生活中都有非常重要的作用。隨著基于硅技術(shù)的集成電路(IC)工藝的發(fā)展，人們正在努力嘗試采用集成電路工藝來(lái)制作風(fēng)速計(jì)，實(shí)現(xiàn)小體積，低功耗，高靈敏度且低成本的硅風(fēng)速計(jì)。二維CMOS風(fēng)速計(jì)就是利用成熟的CMOS工藝而實(shí)現(xiàn)了傳感器的低成本，同時(shí)能夠通過(guò)片上控制電路和信號(hào)測(cè)量電路與傳感器結(jié)構(gòu)的集成而可能實(shí)現(xiàn)智能化的傳感器。本文針對(duì)傳感器的工作原理，詳細(xì)分析并設(shè)計(jì)了傳感器的控制電路和傳感器的信號(hào)檢測(cè)電路。

2、 本文采用的傳感器是本實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的用溫差型測(cè)量原理，采用某種控制，將傳感器表面加熱，使之高于環(huán)境一定溫度，加熱電阻上的電壓能反應(yīng)風(fēng)速，而通過(guò)測(cè)量八個(gè)方向上由于風(fēng)速的影響而產(chǎn)生的電壓的變化可得到風(fēng)向的信息。在控制電路設(shè)計(jì)中，針對(duì)傳感器的結(jié)構(gòu)和性能要求進(jìn)行了恒溫差控制電路的設(shè)計(jì)，在風(fēng)速的測(cè)量范圍內(nèi)，通過(guò)閉環(huán)控制保持芯片溫度高于環(huán)境溫度15℃～20℃。通過(guò)仿真該電路能夠控制芯片溫度高于環(huán)境溫度大約20℃，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的功能。 鑒

3、于本傳感器的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了信號(hào)測(cè)量電路的設(shè)計(jì)。測(cè)量電路是由一個(gè)兩級(jí)CMOS運(yùn)放，由八個(gè)NMOS開(kāi)關(guān)控制的一個(gè)3—8譯碼器以及源跟隨器和相應(yīng)的偏置電路構(gòu)成的，并具體對(duì)電路的各個(gè)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。整個(gè)電路用pspice進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果顯示運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)為1μV，開(kāi)環(huán)增益為8000，共模輸入范圍為0.5V～4.6V，等效輸入噪聲為2.084E-08V1平方根Hz，滿足設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求。對(duì)電路進(jìn)行了版圖的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，設(shè)計(jì)的電路經(jīng)過(guò)2μmP阱標(biāo)